Métodos de investigación y estadística en psicología: pack de repaso

Hojas de fórmulas, los pasos clave de los métodos de cada tema y 16 problemas de práctica, con las soluciones completas al final.

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1Fórmulas y métodos

Estadística descriptiva

Media
x̄ = Σx/n
Desviación típica muestral
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valor central de los datos ordenados
Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Distribución normal
68% dentro de ±1σ, 95% dentro de ±2σ

Probabilidad

Complementario
P(not A) = 1 − P(A)
Regla de la suma
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Sucesos independientes
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilidad condicionada
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomial
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Distribución normal

Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Por debajo de x
P(X < x) = Φ(z)
Por encima de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre dos valores
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentil
x = μ + z·σ

Método

  1. Convierte el valor en una puntuación z: z = (x − μ)/σ.
  2. Busca Φ(z), el área a la izquierda de z.
  3. Para el área a la derecha usa 1 − Φ(z); para un intervalo resta las dos áreas a la izquierda.
  4. Para un percentil, trabaja al revés: halla z para el área y luego x = μ + z·σ.

Intervalos de confianza

σ conocida
x̄ ± z·σ/√n
σ desconocida
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z crítico
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Tamaño muestral
n = (z·σ/E)², rounded up

Método

  1. Decide entre z (σ poblacional conocida) y t (solo la s muestral, con n − 1 grados de libertad).
  2. Halla el valor crítico para el nivel de confianza.
  3. Margen de error: E = valor crítico × desviación típica/√n.
  4. Intervalo: x̄ ± E.

Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Contraste z para una media
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Contraste t para una media
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilateral al 5%
rechaza H0 si |z| > 1,96
Intervalo de confianza
x̄ ± z·σ/√n

Método

  1. Enuncia H₀ y H₁ y decide si el contraste es unilateral o bilateral.
  2. Calcula el estadístico de contraste: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), o con s y t.
  3. Compáralo con el valor crítico o halla el p-valor.
  4. Rechaza H₀ si el estadístico supera el valor crítico (p menor que α) y expresa la conclusión con palabras.

Regresión lineal y correlación

Sumas de cuadrados
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Pendiente
b = Sxy/Sxx
Ordenada en el origen
a = ȳ − b·x̄
Correlación
r = Sxy/√(SxxSyy)
Residuo
e = y − ŷ

Pruebas de chi cuadrado

Estadístico de contraste
χ² = Σ(O − E)²/E
Bondad de ajuste
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Independencia
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valores críticos (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decisión
rechaza H0 si χ² > χ²crit

2Problemas de práctica

1.Métodos de investigación en psicologíaMedia

Una prueba es tan fácil que casi todos los participantes obtienen una puntuación cercana al máximo. Esto se denomina:

  1. AEfecto de práctica
  2. BEfecto techo
  3. CEfecto suelo
  4. DEfecto de orden
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio informa de t(28) = 2,50, p = .018 para dos grupos independientes del mismo tamaño. ¿Cuántos participantes hubo?

  1. A30
  2. B28
  3. C56
  4. D29
3.Estadística descriptivaMedia
2025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 51, 23, 42, 30, 57, 18, 41.

n = 7
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 60 y desviación típica 10. Calcula la puntuación z z de una nota de 52.

μ = 60σ = 10x = 52
z =
5.ProbabilidadMedia
n = 15k = 3N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 3 personas entre un grupo de 15? El orden no importa.

n = 15k = 3
N =
6.ProbabilidadDifícil
n = 9, p = 0,25: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

Se prueban 9 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,25, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 9p = 0,25
P =
7.Distribución normalMedia
500532P = ?

Supón que las duraciones de las baterías siguen una distribución normal con media 500 h y desviación típica 40 h. ¿Qué fracción está entre 500 y 532 h? Da P como número decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 500x2 = 532
P =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntosinferior 10%

Para las notas de un examen, la distribución es normal, con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Arrastra el punto de corte para que el 10 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos10%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 9, sd​ = 5,10LU = ?d̄ = −8,9E90%

Se mide la tensión arterial de 9 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media −8,9 y desviación típica 5,1. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para la diferencia media.

n = 9d̄ = −8,9sd = 5,190%t(8) = 1,86
límite superior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 40, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

La desviación típica poblacional es 40. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1?

σ = 40E = 190%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,01102,011

Una muestra de 49 estudiantes tiene una nota media de 121,5 y una desviación típica muestral de 5. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 121,5s = 5n = 49
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 64 medidas tiene media 78,9. La desviación típica poblacional es 12. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 78,9σ = 12n = 6495%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy22486118151018xy51051015

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 30Σy = 54Σx² = 220Σy² = 738Σxy = 402
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2545688131015xy51051015x = 7

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Predice ŷ para x = 7.

n = 5x = 7
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
bajomedioaltoTotalurbano193051100rural29181360Total484864160

La tabla de contingencia muestra las frecuencias observadas. Calcula el estadístico de chi cuadrado χ² para la prueba de independencia entre las variables de filas y columnas. No uses corrección por continuidad.

N = 1602 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 3 filas y 4 columnas (sin contar los totales). Con la tabla, halla el valor crítico χ²crit para el nivel de significación α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Efecto techo

Por qué esta es la respuesta

Los efectos techo ocultan las diferencias entre condiciones porque nadie puede puntuar más alto. Los efectos suelo son lo contrario, cuando una tarea es demasiado difícil.

Respuesta

B · Efecto techo
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · 30

Por qué esta es la respuesta

Unos grados de libertad de 28 significan 28 + 2 = 30 participantes, 15 en cada grupo.

Respuesta

A · 30
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 14,39

Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.

Media

x̄ = 262/7 = 37,43

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 13,57² + (−14,43)² + 4,571² + (−7,429)² + 19,57² + (−19,43)² + 3,571² = 1242

Desviación típica

s = √(1242/6) = 14,39

Respuesta

s = 14,39
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = −0,8

Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.

Tipificar

z = (52 − 60)/10 = −0,8

Respuesta

z = −0,8
5.Probabilidad

Respuesta: N = 455

Probabilidad: con resultados equiprobables, P(A) = favorables/totales. Para sucesos independientes se multiplica: P(A y B) = P(A)·P(B). El complementario suele ayudar: P(al menos uno) = 1 − P(ninguno). Binomial: en n ensayos independientes con probabilidad de éxito p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Combinaciones

C(15, 3) = (15·14·13)/(3·2·1) = 455

Respuesta

N = 455
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,3003

Probabilidad: con resultados equiprobables, P(A) = favorables/totales. Para sucesos independientes se multiplica: P(A y B) = P(A)·P(B). El complementario suele ayudar: P(al menos uno) = 1 − P(ninguno). Binomial: en n ensayos independientes con probabilidad de éxito p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Cero y un fallo

P(X = 0) = 0,759 = 0,07508
P(X = 1) = 9·0,25·0,758 = 0,2253

Súmalas

P = 0,07508 + 0,2253 = 0,3003

Respuesta

P = 0,3003
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,2881

Distribución normal: convierte un valor x en una puntuación z, z = (x − μ)/σ, que indica a cuántas desviaciones típicas está de la media. Una tabla z (o Φ(z)) da el área a la izquierda de z, que es P(X < x). El área a la derecha es 1 − Φ(z), y el área entre dos valores es la diferencia de sus dos áreas.

Puntuaciones z

z₁ = (500 − 500)/40 = 0
z₂ = (532 − 500)/40 = 0,8

Área entre ambos valores

P = Φ(0,8) − Φ(0) = 0,7881 − 0,5 = 0,2881

Respuesta

P = 0,2881
8.Distribución normal

Respuesta: x = 52,2 puntos

De un área de vuelta a z: Φ(z) es el área a la izquierda de z. Para un área A en la cola izquierda, busca en la tabla la z con Φ(z) = A. Un área A en la cola derecha significa Φ(z) = 1 − A. Un área central A entre −z y z deja (1 − A)/2 en cada cola, así que Φ(z) = (1 + A)/2. Para un valor x, usa x = μ + zσ.

Área a la izquierda

Φ(z) = 0,1

z según la tabla

z ≈ −1,28

De vuelta a las unidades originales

x = 65 − 1,28·10 = 52,2 puntos

Respuesta

x = 52,2 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = −5,738 mmHg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Valor crítico

df = 8, t = 1,86

Margen de error

E = 1,86·5,1/√9 = 3,162

Intervalo

−8,9 ± 3,162 → [−12,06, −5,738]

Respuesta

límite superior = −5,738 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 4330

Intervalo de confianza para la media: x̄ ± margen de error. Con σ poblacional conocida, el margen es z·σ/√n; si solo se tiene la desviación típica muestral s, usa t con n − 1 grados de libertad: t·s/√n. Valores críticos: z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Para conseguir un margen E o menor, necesitas n ≥ (z·σ/E)², redondeado hacia arriba.

Despejar n

n = (1,645·40/1)² = 4330

Redondear hacia arriba

El tamaño muestral es un número entero, y redondear hacia abajo haría el margen demasiado grande.

n = 4330

Respuesta

n = 4330
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,1

Contraste de una media: el estadístico de contraste mide a cuántos errores típicos está la media muestral del valor afirmado en H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) si σ es conocida, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) si se estima con la muestra. Un intervalo de confianza es x̄ ± (valor crítico)·(error típico).

Error típico

SE = 5/√49 = 5/7 = 0,7143

Estadístico de contraste

t = (121,5 − 120)/0,7143 = 2,1

Respuesta

t = 2,1
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 75,96

Contraste de una media: el estadístico de contraste mide a cuántos errores típicos está la media muestral del valor afirmado en H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) si σ es conocida, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) si se estima con la muestra. Un intervalo de confianza es x̄ ± (valor crítico)·(error típico).

Margen de error

E = 1,96·12/√64 = 2,94

Límite del intervalo

L = 78,9 − 2,94 = 75,96

Respuesta

L = 75,96
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9912

Regresión por mínimos cuadrados: con x̄ e ȳ las medias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² y Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la recta ŷ = a + b·x tiene pendiente b = Sxy/Sxx y ordenada en el origen a = ȳ − b·x̄, así que siempre pasa por (x̄, ȳ). El coeficiente de correlación de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) está entre −1 y 1; r² es la fracción de la variación de y explicada por la recta.

Sumas centradas

Sxy = 402 − 30·54/5 = 78
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 738 − 54²/5 = 154,8

Coeficiente de correlación

r = 78/√(40·154,8) = 0,9912

Respuesta

r = 0,9912
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 10,6

Regresión por mínimos cuadrados: con x̄ e ȳ las medias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² y Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la recta ŷ = a + b·x tiene pendiente b = Sxy/Sxx y ordenada en el origen a = ȳ − b·x̄, así que siempre pasa por (x̄, ȳ). El coeficiente de correlación de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) está entre −1 y 1; r² es la fracción de la variación de y explicada por la recta.

Medias

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 46/5 = 9,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 56

Recta de regresión

b = 56/40 = 1,4
a = 9,2 − 1,4·6 = 0,8
ŷ = 0,8 + 1,4·x

Predicción

ŷ = 0,8 + 1,4·7 = 10,6

Respuesta

ŷ = 10,6
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 18,82

Pruebas de chi cuadrado: compara las frecuencias observadas O con las frecuencias E esperadas bajo H₀ mediante χ² = Σ(O − E)²/E. Bondad de ajuste: E = n·p para cada categoría, gl = k − 1 (menos uno más por cada parámetro estimado a partir de los datos). Independencia en una tabla r × c: E = total de fila × total de columna / total general, gl = (r − 1)(c − 1). Rechaza H₀ cuando χ² supera el valor crítico para el α elegido.

Frecuencias esperadas

urbano: 100·48/160 = 30, 100·48/160 = 30, 100·64/160 = 40
rural: 60·48/160 = 18, 60·48/160 = 18, 60·64/160 = 24

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (19 − 30)²/30 + (30 − 30)²/30 + (51 − 40)²/40 + (29 − 18)²/18 + (18 − 18)²/18 + (13 − 24)²/24
χ² = 18,82

Respuesta

χ² = 18,82

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 12,59

Pruebas de chi cuadrado: compara las frecuencias observadas O con las frecuencias E esperadas bajo H₀ mediante χ² = Σ(O − E)²/E. Bondad de ajuste: E = n·p para cada categoría, gl = k − 1 (menos uno más por cada parámetro estimado a partir de los datos). Independencia en una tabla r × c: E = total de fila × total de columna / total general, gl = (r − 1)(c − 1). Rechaza H₀ cuando χ² supera el valor crítico para el α elegido.

Grados de libertad

df = (3 − 1)·(4 − 1) = 6

Tabla

χ²crit(df = 6, α = 0,05) = 12,592

Respuesta

χ²crit = 12,592

Rechaza H₀ si el χ² calculado es mayor que este valor.

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